Carbonate deposits from Sabkha Oum Dba (Western Sahara, Morocco): facies, processes and comparison with present-day environment

Abstract

The sabkha Oum Dba is a wide salt flat located approximately 35 Km north of the city of Laayoune, in Western Sahara (Morocco). Carbonate deposits were examined in detail for their geologic and microbiologic features in the southernmost sector of the sabkha, with the purpose of understanding the interactions between physico-chemical and biological processes that help in the production of non-marine carbonate deposits. Of the different continental environments in which carbonate deposits can precipitate, we focus on deposits accumulated in an ephemeral lake where a hydrological system sustained by ambient-temperature groundwater produced suitable conditions for the formation of microbial-derived carbonates that locally pass to travertine. This sabkha represents a typical example of a modern environment with ongoing calcium carbonate precipitation, where living microbial mats represent the biotic feature responsible for suitably influence the environment and leading to the formation of calcium carbonate precipitates. Microbial communities often form aggregates, biofilm, or mat communities in response to environmental stressful conditions such as hypersalinity. Extracellular polymeric substances (EPS), widely produced by microbes, accumulate outside cells to form a protective and adhesive matrix that attaches the microorganisms to substrates and provides physico-chemical protection and can also aid nutrient absorption. The optical microscope investigation of these carbonates has revealed many morphologies that can be attributable to microbially mediated processes. Petrographic observations suggest that microbial evidence include stromatolitic wavy and planar laminations, filamentous aggregates and isolated filaments, diatoms, EPS, microbial clots and peloids. The correct interpretation of the microbial mats, their interactions and features and the environmental conditions where they are formed are important to understand analogous structures in the past and can be applied in the interpretation of their remains – such morphological fossils and biominerals. This work sought to characterize the microbial mats and carbonate deposits from a biosedimentological perspective, in terms of their morphology, texture and composition, and through a direct field observation of the environment where the same carbonate morphologies are currently forming.

A sabkha Oum Dba é caracterizada como sendo um amplo salar localizado a aproximadamente 35 km a norte da cidade de Laayoune, no Saara Ocidental (Marrocos). Dois exemplos de depósitos carbonatados que afloram nesta área, foram examinados em detalhe devido às suas importantes características geológicas e microbiológicas. O primeiro objectivo é analisar e compreender as interações entre os processos físico-químicos e biológicos envolvidos na produção de depósitos carbonatados continentais. O actual interesse em compreender os processos que promovem a formação destes depósitos tem sido proporcionado, em grande parte, pelas recentes descobertas de importantes reservatórios de hidrocarbonetos nos carbonatos continentais das bacias do Atlântico Sul. De entre os diferentes ambientes continentais nos quais ocorre precipitação de carbonato de cálcio, este estudo tem enfoque nos depósitos acumulados na sabkha Oum Dba, um ambiente hipersalino e hiperárido, constituído por um complexo sistema hidrológico alimentado por uma fonte de água subterrânea, promovendo as condições necessárias para formar carbonatos microbais que passam localmente a travertinos. Esta sabkha representa um exemplo típico de sabkha de ambiente moderno com precipitação contínua de carbonato de cálcio, no qual se desenvolvem vastos tapetes microbianos que representam o componente biótico responsável por influenciar o meio-ambiente e criar as condições propícias para formar minerais de carbonato de cálcio. As comunidades microbianas formam biofilmes e organizam-se em agregados e estratos (tapetes) com produção de mucilagens, como resposta às condições ambientais extremas, como a hipersalinidade. Estas substâncias poliméricas extracelulares (EPS), produzidas por micróbios, acumulam-se fora das células para formar uma matriz que ajuda a na protecção e adesão dos microorganismos a um substrato, captura e aglutinação sedimentos e auxílio na absorção de nutrientes. As análises microscópicas revelam diversos tipos de micromorfologias e microfácies que, em alguns casos, podem ser atribuídas a processos tipicamente mediados por microorganismos. Observações petrográficas mais detalhadas sugerem que as principais evidências microbianas incluem: laminações onduladas e planares, agregados filamentosos e filamentos isolados, diatomáceas e organismos filamentosos incrustados, estrutuas de EPS, coágulos microbianos e peloides. A análise e interpretação correcta das comunidades microbianas, das suas interacções metabólicas e das condições locais do meio-ambiente onde se desenvolvem, são importantes para entender as estruturas análogas do passado e podem também ser aplicadas na interpretação do seu o registro fossil. O segundo objectivo deste trabalho é caracterizar os depósitos carbonatados aflorantes na sabkha Oum Dba, sob uma perspectiva biossedimentológica, em termos da sua morfologia e textura e e composição e através da observação directa das morfologias carbonatadas que se estão a formar actualmente na sabkha.